試述粉煤灰摻在混凝土中的具體應(yīng)用措施

隨著工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰排放量將逐年增加，合理地推廣和應(yīng)用粉煤灰不僅能節(jié)約土地和能源，而且能保護(hù)和治理環(huán)境。粉煤灰在建材中的應(yīng)用十分廣泛，使用粉煤灰作建筑材料不僅能節(jié)約能源與材料、降低生產(chǎn)成本和工程造價(jià)，而且生產(chǎn)出的材料性能和各項(xiàng)指標(biāo)與常規(guī)建筑材料相比有過(guò)之而無(wú)不及。

一、粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用分析

1、粉煤灰在混凝土中的作用

了解混凝土的微結(jié)構(gòu)的特性及其對(duì)性能的影響后，就可以更好地認(rèn)識(shí)粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下幾方面;

1)填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤(rùn)滑層，由于扮煤灰的容重(表觀密度)只有水泥的2/3左右，而且粒形好(質(zhì)量好的粉煤灰含大量玻璃微珠)，因此能填充得更密實(shí)，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著。

2)對(duì)水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻。當(dāng)混凝土水膠比較低時(shí)，水化緩慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。

3)粉煤灰和富集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結(jié)晶發(fā)生火山灰反應(yīng)，不僅生成具有膠凝性質(zhì)的產(chǎn)物(與水泥中硅酸鹽的水化產(chǎn)物相同)，而且加強(qiáng)了薄弱的過(guò)渡區(qū)，對(duì)改善混凝土的各項(xiàng)性能有顯著作用。

4)粉煤灰延緩了水化速度，減小混凝土因水化熱引起的溫升，對(duì)防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利。

2、使用粉煤灰混凝土的性能分析

事實(shí)上，如前所述，由于高效減水劑的應(yīng)用，使混凝土的水膠比可以大幅度降低，從而使摻用粉煤灰的效果大為改善，使大摻量粉煤灰混凝土的性能能夠大幅度地提高。

1)水膠比的影響:水膠比的上述變化為什么影響這么大呢?在高水膠比的水泥漿里，水泥顆粒被水分隔開(kāi)(水所占體積約為水泥的兩倍)，水化環(huán)境優(yōu)異，可以迅速地生成表面積增大1000倍的水化物，有良好地填充漿體內(nèi)空隙的能力。粉煤灰雖然從顆粒形狀來(lái)說(shuō)，易于堆積得較為密實(shí)，但是它水化緩慢，生成的凝膠量少，難以填充密實(shí)顆粒周圍的空隙，所以摻粉煤灰水泥漿的強(qiáng)度和其他性能總是隨摻量增大(水泥用量減少)呈下降趨勢(shì)(當(dāng)然在早齡期就更加顯著)。

在低水膠比的水泥漿里情況就不一樣了。不摻粉煤灰時(shí)，高活性的水泥因水化環(huán)境較差，即缺水而不能充分水化，所以隨水灰比下降，未水化水泥的內(nèi)芯增大，生成產(chǎn)物量下降，但由于顆粒閬的距離減小，要填充的空隙也同時(shí)減小，因此混凝土強(qiáng)度得到迅速提高。

2)溫度的影響:眾所周知，溫度升高時(shí)水泥水他的速率會(huì)顯著加快。研究表明:與20X2相比，3032時(shí)硅酸鹽水泥的水化速率要加快一倍。由于近些年來(lái)大型、超大型混凝土結(jié)構(gòu)物的建造，構(gòu)件斷面尺寸相應(yīng)增大;混凝設(shè)計(jì)土強(qiáng)度等級(jí)的提高，使所用水泥標(biāo)號(hào)提高、單位用量增大;又由于水泥生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展，使其所含水化迅速的早強(qiáng)礦物硅酸三鈣含量提高、粉磨細(xì)度加大，這些因素的疊加，導(dǎo)致混凝土硬化時(shí)產(chǎn)生的溫升明顯加劇，溫峰升高。

由于混凝土技術(shù)的進(jìn)展，使混凝土可以在比較低的水膠比條件下制備，這就使粉煤灰在混凝土中的作用出現(xiàn)顯著地變化。而近些年來(lái)水泥活性增大、混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)提高促使水泥用量增大，以及構(gòu)件斷面尺寸加大，在混凝土體溫度上升的前提下，進(jìn)一步促進(jìn)了粉煤灰在混凝土中作用的發(fā)揮，以至可以說(shuō):粉煤灰在許多情況下可以起到水泥所起不到的作用，成為優(yōu)質(zhì)混凝土必不可少的組分之一。

3)室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)澆注:長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)于混凝土強(qiáng)度——其質(zhì)量控制主要指標(biāo)(通常也就是唯一指標(biāo))的評(píng)價(jià)，一直是根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室里制備的小試件(由于骨料最大粒徑的減小，試件尺寸從200×200×200mm減小到現(xiàn)在的100×100×lOOmm)，經(jīng)規(guī)定齡期的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(20士3℃}RH≥90%)，然后在試驗(yàn)機(jī)上破型得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行。Idorn[7]在91年曾擬文指出:在特定實(shí)驗(yàn)室條件下取樣制備試件進(jìn)行試驗(yàn)作為控制質(zhì)量的方法，而不去開(kāi)發(fā)以物理化學(xué)為科學(xué)依據(jù)的控制方法，是不合乎當(dāng)今時(shí)代的錯(cuò)誤。

二、粉煤灰在建筑砂漿中的效應(yīng)和作用分析

1、建筑砂漿的粉煤灰效應(yīng)

粉煤灰摻入砂漿后，會(huì)對(duì)砂漿的一些性能和特點(diǎn)發(fā)生影響，這就是粉煤灰效應(yīng)。一般粉煤灰效應(yīng)包括形效應(yīng)，活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)三個(gè)基本方面。

(1)形態(tài)效應(yīng)

所謂形態(tài)效應(yīng)，泛指各種應(yīng)用于混凝土和砂漿中的礦物質(zhì)粉料，由其顆粒的外觀形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)、顆粒級(jí)配等物理性狀所產(chǎn)生的效應(yīng)。由于粉煤灰中大量微粒的作用，不僅可以降低砂漿的需水量，改善砂漿的初始結(jié)構(gòu)，還能促使或幫助砂漿體中水泥顆粒均勻分散，擴(kuò)大了水泥的水化空間和水化產(chǎn)物的生成場(chǎng)所。從而促進(jìn)水泥的水化反應(yīng)。

(2)活性效應(yīng)

粉煤灰火山灰活性是指其所含的硅鋁質(zhì)玻璃體在常溫和有水條件下與Ca(OH)2發(fā)生活性反應(yīng)并生成具有膠凝性水化物的能力。其活性效應(yīng)就是指的這種粉煤灰活性成分所產(chǎn)生的效應(yīng)。在粉煤灰玻璃體微粒表層生成的火山灰反應(yīng)產(chǎn)物，與水泥水化物類似，這種水化物交叉連接，對(duì)促進(jìn)砂漿強(qiáng)度增長(zhǎng)，尤其是抗拉強(qiáng)度的增，起了主要的作用。

(3)微集料效應(yīng)

粉煤灰的微集料效應(yīng)是指粉煤灰顆粒均勻分布于水泥漿體的基相之中，就像微細(xì)的集料一樣。對(duì)粉煤灰顆粒和水泥凈漿間及水泥緊密處的顯微研究證明，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)展，粉煤灰和水泥漿體的界面接觸越趨緊密。在界面上形成的粉煤灰水化凝膠的顯微硬度大于水泥凝膠。粉煤灰微粒在水泥漿體中分散狀態(tài)良好，有助于新拌砂漿的硬化和均勻性的改善，也有助于砂漿中孔隙和毛細(xì)孔的充填和細(xì)化。

粉煤灰的上述3種基本效應(yīng)是互相聯(lián)系和互相影響的，粉煤灰效應(yīng)則是在一定條件下三種基本效應(yīng)共同作用的總和。

2、粉煤灰品質(zhì)對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響

(1)粉煤灰的細(xì)度

粉煤灰的細(xì)度與需水量比的關(guān)系密切，需水量比是指在一定試驗(yàn)條件下，摻合粉煤灰與不摻粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)度達(dá)到125-135mm時(shí)的拌合水用量之比。由于除參加水泥的水化反應(yīng)及粉煤灰的火山灰反應(yīng)外，多余的水分在砂漿硬塊體中形成孔隙，導(dǎo)致砂漿結(jié)構(gòu)及性能劣化，故該參數(shù)是用于砂漿摻合料的粉煤灰品質(zhì)話準(zhǔn)中的一個(gè)重要指標(biāo)。粉煤灰的粗細(xì)直接影響粉煤灰的需水量和與堿性激發(fā)劑產(chǎn)生化學(xué)反

應(yīng)界面的大小，粉煤灰越細(xì)，其需水量比就越低，火山灰反應(yīng)的界面也就增長(zhǎng)，粉煤灰的微集料效應(yīng)明顯。有利于砂漿強(qiáng)度的提高。

(2)粉煤灰的含炭量

由于粉煤灰中炭粒是多孔的，具有強(qiáng)烈的吸附作用，它會(huì)使砂漿的需水量增加，密實(shí)性降低，因此對(duì)砂漿強(qiáng)度有明顯的損害。炭粉往往又會(huì)在泌水過(guò)程中逐步與漿體分離上升到砂漿的表面，影響砂漿面層的質(zhì)量。因此其含量越低越好，粉煤灰中未燃盡炭可按其燒失量指標(biāo)來(lái)估量，國(guó)標(biāo)規(guī)定I級(jí)灰燒失量的最大限值為5%。